西澳Sino铁矿尾矿坝工程施工技术总结

3.1地质勘探
地质勘探由二十冶西澳Sino铁矿项目经理部组织实施，分包商为高达公司。地勘施工范围为1、2期尾矿坝约800公顷的占地范围。由于现场遍布遗迹及占地范围较大，遗迹清理及环境评估进度较慢，地勘动土许可申请困难。地勘施工自2009年1月22日开始，期间由于等待动土许可的批准，分包商数次进场，至2009年8月25日完成野外施工。直2009年9月获得最终地勘报告。
尾矿坝地勘共实施钻探16个井位（深度从7.0m到46.1m）,48个探坑（深度2m至4m）。高达公司现场工程师进行地勘点位定位、岩芯观察、数据录入以及必要的重力贯入度试验（Dynamic Cone Penetrometer Test）等工作；对选定的土壤及岩芯样品带回实验室进行试验分析。地勘结果为设计工作提供了基础性的支持。
3.2尾矿坝设计
3.2.1铁矿石生产流程
铁矿石原料经过位于采矿区域的4个破碎机进行初级破碎后，通过皮带机运送至自磨及随后的球磨机进行使矿石体积进一步减小，然后通过二次磁选分选后，进行浓缩，然后通过约30公里精矿管道泵送至港口进行进一步浓缩筛选，生成精矿粉；上述过程中生成的尾矿物质经浓缩至64%后，通过8.4公里管道运送至尾矿坝东侧山体上的浓缩池进一步浓缩至72%，然后通过尾矿排放管道输送至尾矿坝堆积存放。
尾矿库一般由尾矿堆存系统、尾矿库排洪系统、尾矿库回水系统等几部分组成。本文重点阐述尾矿堆存设施—尾矿坝的施工技术及施工经验总结
3.2.2一期坝设计
一期坝的设计目标主要是为精矿石生产提供为期1年、约1850万吨的尾矿固体（平均密度为1.8吨/m3）储存坝体。
该尾矿库属于典型的傍山型尾矿库。该库利用拟建坝址范围内的东高西底的地势，开口于东侧山体，向西延伸形成东南西北4个相连、非封闭坝体。坝体总长4,585千米（km ）,坝体最高处约14米，土石方量177.5万立方米（m3）；同时设计有进入尾矿坝区域的四条道路及南北两条泄洪沟。尾矿矿浆将通过尾矿浓缩池延伸出来的排放管道从尾矿坝东侧的至少4个排泄口、并利用东高西底的自然地势，排放到坝体围成的尾矿库内。地势最低的尾矿坝西南角的溢流塔（Decant）进行收集排放到坝体内的水分及雨水，并泵送至在坝体外的回水管道以防止库内积水和循环应用水资源。平面布置图（图一）如下：

图一   尾矿坝区域平面布置图
注：01-尾矿坝坝体；02-北侧泄洪沟；03-南侧泄洪沟；04-南侧道路；05-北侧道路；06-西侧道路；07-东侧道路；08-粘土（Clayey Fill）取料场；09-粗石料(Rock Fil)取料场；10-矿区南北道路（矿区至港口通廊）；11-尾矿浓缩池（PSI设计）。
尾矿坝坝体由内至外，主要依次由非酸性粗石料（Non-acid Waste Rock）、过滤层（Filter Zone）、土工布（Geotextile）、低渗透性粘土层（Low Permeability Clay Layer）、保护石（Rock Protection）等材料填筑而成（如图二所示）。坝体外围有两条防洪沟，以防止雨季形成的洪水对坝体冲刷；同时沿着地势较低的北侧和西侧坝体外侧设计有集渗沟，以收集由尾矿库内泵送出来的水分并通过管道回收循环应用；为便于今后的尾矿坝的管理和维护，尾矿坝周边设计4条共7.2公里道路。主要工程量如下：
1）表层土清理面积：328公顷（ha）
2）坝体主要工作量：
粗石料：133万立方米（m3）
过滤层：12.4万立方米（m3）
粘土层：24万立方米（m3）
保护石：9.7万立方米（m3）
土工布：19.7万平方米（m2）
3) 沟渠主要工作量：
   积水沟：1.5万立方米（m3）
   南北防洪沟：2.82万立方米（m3）
4）道路：7.2公里（km）简易道路
3.3 尾矿坝施工
3.3.1 材料来源
根据上面的工程量数据可以看出，尾矿坝施工的土方量需求巨大。如何按设计图纸及规范要求解决材料来源问题，是决定施工进度、质量和成本的关键因素。
（1）粗石料来源（包括保护石）：
原招标书中，计划采用矿区的剥离出来的废料作为超过140万立方米粗石料的来源。但是，进过招标期间的成本核算对比，使用矿区剥离废料可能面临三大风险：①环境风险，因为由于采矿区废料含有石棉有害物质，对人体和环境有较大危害；②成本风险，矿区距离尾矿坝约8公里，运输成本较高，并需要建一条约30m宽的专用运输道路；③质量风险，矿区剥离废料粒径、质量不均匀，难以满足规范要求。
基于上述情况，就必须考虑近取料。因此在后续的设计中，要求高达公司在尾矿坝东侧山体设计石料取料场。该取料场占地38万平方米，爆破完毕后可提供约150万立方米粗石料。且节约大量运输成本。经初步估算，约节约资金2000万澳元（约合人名币1.2亿元）。经实验，爆破后的粗石料不含有高硫性物质，且大多数石料粒径在均匀分布在0-670mm之间，满足规范要求。
（2）过滤层材料：采用破碎站生产，达到规范规定的技术规格。
（3）粘土层材料：根据地勘报告，现场采掘。
（3）其它路面材料：现场采掘及破碎站生产。
3.3.2 质量管理体系

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